一种风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法与流程

本发明属于风力发电控制领域，尤其涉及一种风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法。

背景技术：

在风力发电领域，风力发电机齿轮箱价格昂贵，是风力发电机的核心。齿轮箱润滑油的清洁程度直接影响着其运行寿命。风力发电机齿轮箱依赖在线滤油装置过滤，但是目前风力发电机齿轮箱在线滤油装置对于油泥、氧化物及过小的金属碎屑无法达到有效的过滤，采用静电中和或电泳原理的在线滤油装置能够有效增强过滤效果，但需要相应控制方法保证在线滤油装置的平稳可靠运行。

技术实现要素：

本发明旨在解决上述问题，提供一种用于静电中和或电泳原理的风力发电机齿轮箱在线滤油的控制方法。

本发明所述风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法，

首先在滤油装置内预设保护参数；

通过传感器获取齿轮箱油路及油泵的采集量；

将采集量与预设保护参数进行对比，采集量与预设保护参数相匹配，则齿轮箱正常运转，滤油装置进行滤油作业，同时进行数据发送进行实时监控；

采集量与预设保护参数不匹配，则触发保护动作，对发电机齿轮箱及滤油装置进行保护。

本发明所述风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法，所述预设保护参数包括油路堵塞的油泵两端压力差设定值pdiff、超压报警设定值ppressure、高压输出短路保护电流设定值ishort、高压电源内部故障保护电压设定值ufault。控制电压ucontrol、控制电流icontrol、电加热器启动温度tlow、电加热器关闭温度thigh、油泵额定高转速nhigh、油泵额定低转速nlow、高温报警值talert；

所述采集量包括油泵输入端压力p1、油泵输出端压力p2、温度t、微水h、及高压电源参数。

本发明所述风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法，包括如下步骤：

装置上电，开始进行自检；首先对各传感器初始化并进行一次检测，若无法获得传感器数据则自检异常；接着对油泵及高压电源进行检测，判断是否存在异常；

若自检过程存在异常，则对scada系统发送错误数据，并进行显示；然后装置进入休眠状态；

若自检正常，进入循环运行过程；

所述循环运行过程包括：首先询问是否进行参数设置，确认后进入参数设置界面并设置；否则跳过参数设置，进入延时与数据采集；

所述延时与数据采集首先按照设定值进行延时，然后对传感器采集量进行检测；

检测完毕后判断运行是否正常；

当判断运行不正常时，向scada系统进行错误信息的数据发送并启动保护动作，依照运行正常判断环节中的判断结果执行保护动作；

当运行正常时，开始命令接收与按键读取，查看scada及按键命令，命令包括休眠、关机及运行参数的改变；若命令为要求休眠，则装置进入休眠环节；若命令为关机，则装置关机；

然后进入数据发送，向scada发送本次循环中采集的油泵输入端压力p1、油泵输出端压力p2、温度t、微水h、高压电源参数；

然后装置开始运行调整，对油泵转速及高压输出电压进行控制；

此时一个运行状态下的循环完成，进入下一个循运行环过程。

本发明所述风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法，所述保护动作包括油路堵塞、油路泄漏、压力释放阀动作、高压电极间短路、高压电源内部故障。

本发明所述风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法，所述执行保护动作的过程包括：

油路堵塞：当连续3次采样结果中油泵两端压力传感器的压力差△p＝p2-p1大于油泵两端压力差设定值pdiff且油温大于30℃后，控制器输出油路堵塞报警；

油路泄漏：当连续3次采样结果中油泵两端压力传感器压力值均小于设定值后，控制器输出油路泄漏报警，同时高压电源及油泵停止工作；

超压报警：当油泵两端压力传感器压力值p1、p2中任意一个先上升至超压报警设定值ppressure及以上后，控制器输出超压报警，同时高压电源及油泵停止工作；

高压电极间短路：当连续3次采样结果中高压电源输出电流i1或i2大于高压输出短路保护电流设定值ishort，控制器输出高压电极间短路报警，同时高压电源停止工作；

高压电源内部故障：当连续3次采样结果中高压电源输出电压u1或u2小于高压电源内部故障保护电压设定值ufault，控制器输出高压电源内部故障报警，同时高压电源停止工作。

本发明所述风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法，所述高压电源包括双极性高压电源、单极性高压电源、脉冲型高压电源；所述高压电源参数包括双极性高压电源正极输出电压u1、双极性高压电源负极输出电压u2、双极性高压电源正极输出电流i1、双极性高压电源负极输出电流i2。单极性高压电源输出电压uuni、单极性高压电源输出电流iuni。脉冲频率fpulse、脉冲高压电源输出电压upulse，脉冲高压电源输出电流ipulse。

本发明所述风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法，所述高压电源设置有控制模块；所述高压电源通过控制模块可调整为电压控制模式或电流控制模式。

本发明所述风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法，所述运行调整包括对正常运行过程中高压电源、油泵及电加热器的控制调整；具体包括：

高压电源的运行调整：装置根据延时与数据采集环节检测的高压电源输出电压、输出电流进行调整；

在电压控制模式中，装置对比高压电源输出电压u及控制电压ucontrol，若则装置以运行循环为单位逐渐线性调整输出电压，当调整后的输出电压满足至则装置保持10个循环，然后再进行输出电压调整；

对于双极性高压电源，高压电源输出电压u为双极性高压电源正极输出电压u1及双极性高压电源负极输出电压u2，两者均与控制电压ucontrol进行对比；

对于单极性高压电源，高压电源输出电压u取单极性高压电源输出电压uuni；

对于脉冲型高压电源，高压电源输出电压u取脉冲高压电源输出电压upulse；

在电流控制模式中，装置对比高压电源输出电流i及控制电压icontrol，若则装置以运行循环为单位逐渐线性调整输出电流，当调整后的输出电流满足至则装置保持10个循环，然后再进行输出电流调整；

对于双极性高压电源，高压电源输出电流i为双极性高压电源正极输出电流i1及双极性高压电源负极输出电流i2，两者均与控制电流icontrol进行对比；

对于单极性高压电源，高压电源输出电流i取单极性高压电源输出电流iuni；

对于脉冲型高压电源，高压电源输出电流i取脉冲高压电源输出电流ipulse；

油泵的运行调整：当控制器有油路堵塞报警时，油泵转速调整为nlow，其余情况下油泵转速调整为nhigh；

电加热器的运行调整：当温度t低于电加热器启动温度tlow时启动电加热器，当温度t高于电加热器关闭温度thigh时关闭电加热器。

本发明所述风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法，所述系统自检中，对油泵及高压电源进行检测过程包括：

启动油泵，当p1＞p2时说明油泵工作正常，否则油泵自检异常；

然后检测高压电源，高压电源的检测依靠内部分压器进行，调整电源输出至200v，若高压电源输出电压与之相差超过10％则高压电源自检异常。

本发明所述风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法，所述休眠状态包括若干个完全相同的休眠循环过程；单一休眠循环过程中，装置首先进入延时过程，然后开始命令接收与按键读取环节，查看scada及按键命令，若命令为唤醒，则装置从系统自检开始重新运行；若命令为关机命令，则装置关机，关机后需人工就地启动装置。至此单一休眠循环过程结束，装置重新开始延时，进入下一个休眠循环中。

本发明所述风力发电机齿轮箱在线滤油控制方法，通过预设保护参数；通过传感器获取采集量；将采集量与预设保护参数进行对比判断，对风力发电机齿轮箱进行监测、控制及动作保护，保证风力发电机齿轮箱在线电滤油过程的正常运行及异常状态下的保护，滤油、监控及保护同步进行，提高了风力发电机的运行效率及智能化控制程度，同时降低了运行成本，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明所述风力发电机齿轮箱在线电滤油控制方法的流程图；

图2为风力发电机齿轮箱在线电滤油控制方法采用双极性高压电源进行平衡电荷滤油的滤油装置结构示意图；

图3为风力发电机齿轮箱在线电滤油控制方法采用单极性高压电源进行静电滤油的滤油装置结构示意图；

其中2-油泵、21-入口压力传感器、34-温度探头、35-微水探头、39-电加热器、41-高压电源、42-控制器、77-尾端过滤器电加热器、81-出口压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明所述风力发电机齿轮箱在线电滤油控制方法进行详细说明。

实施例一

本发明所述风力发电机齿轮箱在线滤油的控制方法中涉及到的参数有预设保护值及采集量：预设保护值包括油路堵塞的油泵两端压力差设定值pdiff、超压报警设定值ppressure、高压输出短路保护电流设定值ishort、高压电源内部故障保护电压设定值ufault。

装置的运行模式包括电压控制模式与电流控制模式，对应设定值为控制电压ucontrol及控制电流icontrol；

电加热器控制值：电加热器启动温度tlow，电加热器关闭温度thigh；

油泵额定高转速nhigh，油泵额定低转速nlow；

高温报警值：talert；

采集量包括油路采集量及电源采集量。

油路采集量包括油泵输入端压力p1、油泵输出端压力p2、温度t、微水h。

电源采集量根据装置电源类型有所区别。

对于双极性高压电源，电源采集量包括双极性高压电源正极输出电压u1、双极性高压电源负极输出电压u2、双极性高压电源正极输出电流i1、双极性高压电源负极输出电流i2。

对于单极性高压电源，电源采集量包括单极性高压电源输出电压uuni、单极性高压电源输出电流iuni。

对于脉冲型高压电源，电源采集量包括脉冲频率fpulse、脉冲高压电源输出电压upulse，脉冲高压电源输出电流ipulse。

装置上电后，操作人员按下开机按钮，如图1所示，装置开始系统自检；

系统自检过程分为两步：

第一步对各传感器初始化并进行一次检测，若无法获得传感器数据则第一步不通过。

第二步对油泵及高压电源进行检测。

首先启动油泵，当p1＞p2时说明油泵工作正常，否则油泵自检异常。

然后检测高压电源，高压电源的检测依靠内部分压器进行，调整电源输出至200v，若高压电源输出电压与之相差超过10％则高压电源自检异常。

若自检过程存在异常，则对scada系统发送错误数据，并在屏幕显示。然后装置进入休眠状态。

若自检正常，系统进入运行状态。运行状态为循环过程。

单一运行循环过程中，装置首先会询问是否进行参数设置，确认后进入参数设置界面并设置，否则跳过参数设置，进入延时与数据采集环节。

延时与数据采集环节中首先按照设定值进行延时，然后对各传感器采集量进行检测。

检测完毕后判断运行是否正常，当某一检测值超过阈值后则向scada系统发送错误信息并启动保护动作，然后进入休眠环节。

当运行正常时，开始命令接收与按键读取，查看scada及按键命令，命令包括休眠、关机及运行参数的改变。若命令为要求休眠，则装置进入休眠环节。若命令为关机，则装置关机。关机后需人工就地启动装置。

然后进入数据发送环节，向scada发送本次循环中采集的油泵输入端压力p1、油泵输出端压力p2、温度t、微水h。根据电源类型的不同，会发送高压电源正极输出电压u1、高压电源负极输出电压u2、高压电源正极输出电流i1、高压电源负极输出电流i2；或电源采集量包括电源输出电压uuni、高压电源输出电流iuni；或脉冲频率fpulse、脉冲电源输出电压upulse，脉冲电流ipulse。

然后装置开始运行调整，对油泵转速及高压输出电压进行控制。

此时一个运行状态下的循环完成，进入下一个循运行环过程。

休眠状态包括若干个完全相同的休眠循环过程。单一休眠循环过程中，装置首先进入延时过程，然后开始命令接收与按键读取环节，查看scada及按键命令，若命令为唤醒，则装置从系统自检开始重新运行。若命令为关机命令，则装置关机，关机后需人工就地启动装置。至此单一休眠循环过程结束，装置重新开始延时，进入下一个休眠循环中。

实施例二

在实施例一的基础上，数据发送与保护动作环节中，装置首先向scada系统发送故障类型，然后依照运行正常判断环节中的判断结果执行保护动作。

装置的保护动作共包括油路堵塞、油路泄漏、压力释放阀动作、高压电极间短路、高压电源内部故障。装置的预设保护值包括油路堵塞的油泵两端压力差设定值pdiff、超压报警设定值ppressure、高压输出短路保护电流设定值ishort、高压电源内部故障保护电压设定值ufault。

油路堵塞：当连续3次采样结果中油泵两端压力传感器的压力差△p＝p2-p1大于油泵两端压力差设定值pdiff且油温大于30℃后，控制器输出油路堵塞报警。

油路泄漏：当连续3次采样结果中油泵两端压力传感器压力值均小于设定值后，控制器输出油路泄漏报警，同时高压电源及油泵停止工作。

超压报警：当油泵两端压力传感器压力值p1、p2中任意一个先上升至超压报警设定值ppressure及以上后，控制器输出超压报警，同时高压电源及油泵停止工作。

高压电极间短路：当连续3次采样结果中高压电源输出电流i1或i2大于高压输出短路保护电流设定值ishort，控制器输出高压电极间短路报警，同时高压电源停止工作。

高压电源内部故障：当连续3次采样结果中高压电源输出电压u1或u2小于高压电源内部故障保护电压设定值ufault，控制器输出高压电源内部故障报警，同时高压电源停止工作。

实施例三

在实施例二的基础上，运行调整环节中进行正常运行中过程中高压电源、油泵及电加热器的控制调整。

高压电源的运行调整：装置对高压电源的控制模式包括电压控制模式及电流控制模式。装置根据延时与数据采集环节检测的高压电源输出电压、输出电流进行调整。

在电压控制模式中，装置对比高压电源输出电压u及控制电压ucontrol，若则装置以运行循环为单位逐渐线性调整输出电压，当调整后的输出电压满足至则装置保持10个循环，然后再进行输出电压调整。

对于双极性高压电源，高压电源输出电压u为双极性高压电源正极输出电压u1及双极性高压电源负极输出电压u2，两者均与控制电压ucontrol进行对比。

对于单极性高压电源，高压电源输出电压u取单极性高压电源输出电压uuni。

对于脉冲型高压电源，高压电源输出电压u取脉冲高压电源输出电压upulse。

在电流控制模式中，装置对比高压电源输出电流i及控制电压icontrol，若则装置以运行循环为单位逐渐线性调整输出电流，当调整后的输出电流满足至则装置保持10个循环，然后再进行输出电流调整。

对于双极性高压电源，高压电源输出电流i为双极性高压电源正极输出电流i1及双极性高压电源负极输出电流i2，两者均与控制电流icontrol进行对比。

对于单极性高压电源，高压电源输出电流i取单极性高压电源输出电流iuni。

对于脉冲型高压电源，高压电源输出电流i取脉冲高压电源输出电流ipulse。

油泵的运行调整：当控制器有油路堵塞报警时，油泵转速调整为nlow，其余情况下油泵转速调整为nhigh。

电加热器的运行调整：当温度t低于电加热器启动温度tlow时启动电加热器，当温度t高于电加热器关闭温度thigh时关闭电加热器。

实施例四

如图2所示，本实施例中的风力发电机齿轮箱在线电滤油控制方法采用双极性高压电源进行平衡电荷滤油的滤油装置，将本发明所述控制方法置入控制器42中，通过温度探头34、微水探头35、入口压力传感器21及出口压力传感器81采集温度t、油中水分含量h、油泵输入端压力p1及油泵输出端压力p2，通过高压电源内部采样装置采集双极性高压电源正极输出电压u1、双极性高压电源负极输出电压u2、双极性高压电源正极输出电流i1、双极性高压电源负极输出电流i2；并通过控制平衡电荷过滤器电加热器39、尾端过滤器电加热器77、高压电源41及油泵2调整装置的运行。

实施例五

如图3所示，本实施例中的风力发电机齿轮箱在线电滤油控制方法采用单极性高压电源进行静电滤油的滤油装置，将本发明所述控制方法置入控制器42中通过温度探头34、微水探头35、入口压力传感器21及出口压力传感器81采集温度t、油中水分含量h、油泵输入端压力p1及油泵输出端压力p2，通过高压电源内部采样装置采集单极性高压电源输出电压uuni、单极性高压电源输出电流iuni；并用过控制静电过滤器电加热器、尾端过滤器电加热器77、高压电源41及油泵2调整装置的运行。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本专利设计精神的前提下，本发明专利的技术方案的各种变形和改进，均应落入本发明专利的权利要求书确定的保护范围。